“阿尔戈”浮标指用于建立全球海洋观测网的一种专用测量设备(右图)。它可以在海洋中自由漂移,自动测量海面到2000米水深之间的海水温度、盐度和深度,并可跟踪它的漂移轨迹,获取海水的移动速度和方向。 “阿尔戈”浮标在专业上称自律式拉格朗日环流剖面观测浮标(PALACE)或自持式剖面自动循环探测仪,也有人称中性剖面自动探测漂流浮标。这里有必要介绍一下浮标的工作原理。 众所周知,任何物体在水中实现沉、浮运动通常有三种途径,一是改变物体的体积而重量保持不变;二是改变物体的重量而体积不变;三是增加或减少对物体所施加的外力。“阿尔戈”浮标的设计则采用了第一种途径,即浮标在水中沉浮依靠改变其内部体积来实现。根据这一原理设计的浮标主要由可变体积的水密耐压壳体、机芯、液压驱动装置、传感器、控制/数据采集/存储电路板、数据传输终端(PTT)和电源等部分组成,其外形与内部结构如下图所示。 |
![]() “阿尔戈”浮标 |
![]() 浮标总体结构 |
浮标的沉浮功能主要依靠液压驱动系统来实现。液压系统则由单冲程泵、皮囊、压力传感器和高压管路等部件组成,皮囊装在浮标体的外部,有管路与液压系统相连。当泵体内的油注入皮囊后会使皮囊体积增大,致使浮标的浮力逐渐增大而上升。反之,柱塞泵将皮囊里的油抽回,皮囊体积缩小,浮标浮力随之减小,直至重力大于浮力,浮标体逐渐下沉。若在浮标的控制微机中输入按预定动作要求编写的程序,则微机会根据压力传感器测量的深度参数控制下潜深度、水下停留时间、上浮、剖面参数测量、水面停留和数据传输,以及再次下潜等工作环节,从而实现浮标的自动沉浮、测量和数据传输等功能。 |
当浮标被海洋科学工作者投放在海洋中的某个区域后,根据上述工作原理,它会自动潜入2000米深处的等密度层上,随深层海流保持中性漂浮,到达预定时间(约10天)后,它又会自动上浮,并在上升过程中利用自身携带的各种传感器进行连续剖面测量。当浮标到达海面后,通过定位与数据传输卫星系统自动将测量数据传送到卫星地面接收站,经信号转换处理后发送给浮标拥有者。浮标在海面的停留时间约需6-12小时,当全部测量数据传输完毕后,浮标会再次自动下沉到预定深度,重新开始下一个循环过程(如下图)。

这种自持式剖面自动循环探测仪的设计寿命为3-5年。如果不出意外的话,一个“阿尔戈”浮标每年可以提供约36个剖面的观测资料。目前,该浮标及其应用的剖面循环探测
技术在国内还属空白,国外也只有少数几个国家(美国、法国和加拿大)有能力生产。PALACE、APEX、PROVOR和SOLO等型号的自动剖面探测仪是各国在实施“阿尔戈”计划中应用较为广泛的4种颇具代表性的“阿尔戈”浮标。
事实上,Argo浮标早已被广泛应用于海洋科学研究、海洋资源开发、海洋环境保护和海洋军事等活动中。据了解,在国际Argo计划发起之前,美国Webb研究公司(世界上最早商业制造Argo浮标的厂家)就为世界上8个国家的25个实验室(研究所)提供了约1100个类似的浮标。
Argo浮标的布放也十分简单,一俟浮标通过测试程序,证明浮标处于良好工作状态,无需专业人员在场即可在海上布放。且布放的方式有多种多样,可以利用飞机空投(如下图)。
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| 飞机投放Argo浮标 | |
适用于在一些偏远的海区布放浮标;也可以用定期来往于全球贸易航线上数以百计的商船(左下图)或其它机会船(VOS)布放。当然,利用专业调查船(右下图)施放会使浮标工作更具有可靠性,观测资料会更有说服力。因为在用专业调查船布放浮标时,可以利用船载温盐深仪(CTD)和高精度实验室盐度计等对浮标观测资料进行现场比较和校正。这种浮标最大的优点是一旦施放,它将持续自动运行而无需人为维护。
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| 商船或机会船布放Argo浮标 | 海洋调查船施放Argo浮标 |